線程池是一種常見的并發(fā)編程模式，它可以將任務(wù)分配給多個(gè)線程來并行執(zhí)行，從而提高程序的整體性能。C++11標(biāo)準(zhǔn)中引入了std::thread和std::future等線程庫，使得實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的線程池變得更加便捷。

下面是一個(gè)簡單的C++11線程池設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：

1.定義任務(wù)類

需要先定義一個(gè)任務(wù)類，它包含要執(zhí)行的函數(shù)和相關(guān)參數(shù)，例如：

class Task {

public:

? ? Task(std::function<void()> func) : m_func(func) {}

? ? void operator()() { m_func(); }

private:

? ? std::function<void()> m_func;

};

2.定義線程池類

線程池類應(yīng)該包含線程池的狀態(tài)信息以及一些控制方法，例如：

class ThreadPool {

public:

? ? ThreadPool(size_t numThreads) {

? ? ? ? for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {

? ? ? ? ? ? m_threads.emplace_back([this] {

? ? ? ? ? ? ? ? while (true) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? std::function<void()> task;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? m_condition.wait(lock, [this] {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return m_stop || !m_tasks.empty();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? });

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (m_stop && m_tasks.empty()) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? task = std::move(m_tasks.front());

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? m_tasks.pop();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? task();

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? });

? ? ? ? }

? ? }

? ? ~ThreadPool() {

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);

? ? ? ? ? ? m_stop = true;

? ? ? ? }

? ? ? ? m_condition.notify_all();

? ? ? ? for (std::thread& thread : m_threads) {

? ? ? ? ? ? thread.join();

? ? ? ? }

? ? }

? ? template<typename F, typename... Args>

? ? auto enqueue(F&& f, Args&&... args) -> std::future<decltype(f(args...))> {

? ? ? ? using return_type = decltype(f(args...));

? ? ? ? auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(

? ? ? ? ? ? ? ? std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)

? ? ? ? );

? ? ? ? std::future<return_type> res = task->get_future();

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);

? ? ? ? ? ? if (m_stop) {

? ? ? ? ? ? ? ? throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? m_tasks.emplace([task]() { (*task)(); });

? ? ? ? }

? ? ? ? m_condition.notify_one();

? ? ? ? return res;

? ? }

private:

? ? std::vector<std::thread> m_threads;

? ? std::queue<std::function<void()>> m_tasks;

? ? std::mutex m_mutex;

? ? std::condition_variable m_condition;

? ? bool m_stop = false;

};

其中，構(gòu)造函數(shù)初始化了一定數(shù)量的線程，并將每個(gè)線程的執(zhí)行代碼封裝在一個(gè)lambda表達(dá)式中。enqueue方法用于向任務(wù)隊(duì)列中添加任務(wù)，并返回一個(gè)future對(duì)象，以便調(diào)用者可以獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。

3.使用線程池

使用線程池很簡單，只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)ThreadPool對(duì)象并調(diào)用enqueue方法即可：

ThreadPool pool(4); // 創(chuàng)建包含4個(gè)線程的線程池

auto result1 = pool.enqueue([]{ return 1+2; });

auto result2 = pool.enqueue([]{ return 3+4; });

std::cout << result1.get() << std::endl; // 輸出3

std::cout << result2.get() << std::endl; // 輸出7

以上就是一個(gè)簡單的C++11線程池的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，線程池的大小應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)資源和任務(wù)類型來合理設(shè)置，以避免線程過多或線程空閑時(shí)間過長的問題。